Phát hiện mới: Có thể tạo ra năng lượng hydro từ nước biển

Liệu phát hiện mới này có thể giúp chúng ta sử dụng hydro như một nguồn năng lượng tái tạo mới?

Mặc dù nhiên liệu hydro giúp loại bỏ ô nhiễm khí thải nhưng phần lớn nhiên liệu này lại được làm từ khí tự nhiên và các nguồn nhiên liệu hóa thạch. Bên cạnh đó, còn một nguồn sạch hơn mà người ta có thể sử dụng để chế tạo nhiên liệu hydro, đó là nước. Với điện tích có sẵn trong môi trường nước, ta có thể tách hydro ra khỏi oxy để thu được nguồn hydro tinh khiết. 

Thế nhưng cho đến nay, các quy trình chế tạo trên vẫn chỉ dựa vào nguồn nước ngọt tinh khiết khan hiếm và đắt đỏ. Do đó, để có thể mở rộng quy mô sản xuất nhiên liệu hydro, chúng ta cần tìm một nguồn chế tạo mới, rẻ hơn mà không cần sử dụng nước uống của con người.

Một nghiên cứu mới đây của các nhà khoa học Đại học Stanford đã đưa ra một phương pháp mới chứng minh rằng chúng ta hoàn toàn có thể tạo ra nhiên liệu hydro trực tiếp từ nước biển. Giáo sư hóa học Hongjie Dai, cũng là đồng tác giả của nghiên cứu này cho biết. “Hiện nay nhu cầu sử dụng nhiên liệu hydro vẫn còn khá hạn chế bởi xu hướng sử dụng nhiên liệu này vẫn còn tương đối mới mẻ, nhưng chúng ta hoàn toàn có thể trông đợi hơn nữa vào tương lai, khi mà con người có nhiều nhu cầu sử dụng nhiên liệu hydro hơn.”

Mới đây, đoàn tàu vận hành bằng hydro ở Đức đã đi vào hoạt động. Một chiếc phà chạy bằng hydro cũng sẽ cập bến San Francisco trong năm nay và Na Uy cũng đang triển khai dự án tàu chở hàng không chất thải của mình. Cùng với đó, một công ty khởi nghiệp tại Singapore cũng đang phát triển chiếc máy bay chạy bằng hydro và điện đầu tiên trong khu vực. Từ những dự án nhiên liệu hydro đang được triển khai trên toàn thế giới, ông Dai cho biết, “Trong tương lai, khi các phương tiện và máy móc vận hành bằng hydro nhiều hơn, thì người ta sẽ bắt đầu chú ý tới cách làm thế nào để có thể tạo ra nguồn nhiên liệu đó.”

Đoàn tàu chạy bằng hydro đầu tiên trên thế giới đã được vận hành ở Đức

Trong tương lai, tàu biển có thể sử dụng nhiên liệu hydro được chuyển hóa trực tiếp từ nước biển, thay thế cho nhiên liệu xăng dầu đang sử dụng ngày nay. (Theo ước tính, một tàu chở hàng lớn tạo ra lượng chất thải ô nhiễm gây ung thư và khí nhà kính nhiều bằng 50 triệu chiếc ô tô.)

Trước đó, các nhóm nghiên cứu khác, bao gồm cả Hải quân Hoa Kỳ và nhà máy Alphabet’s Moonshot cũng đã từng thử nghiệm các phương pháp sản xuất hydro khác nhau, tuy nhiên tất cả đều thất bại. Trong khi đó, sự thành công của các nhà nghiên cứu Stanford lại đến từ phương pháp điện phân đơn giản: trong dung môi nước mặn, điện cực dương thường hút ion clorua - tác nhân chính gây xói mòn kim loại nhanh chóng. Do đó khi được bọc thêm một lớp phủ mới, điện cực này sẽ có thể tồn tại được lâu hơn. Điều này cũng cho phép nhóm nghiên cứu sử dụng một nguồn điện lớn hơn tới 10 lần để thiết bị có thể tạo ra hydro nhanh hơn và nhiều hơn. Các nhà nghiên cứu cũng tối đa hóa quá trình này bằng cách vận hành trên nguồn năng lượng điện tái tạo.  

Mô hình sản xuất năng lượng hydro của các nhà nghiên cứu Stanford

Mặc dù nghiên cứu vẫn đang ở giai đoạn đầu, nhưng ông Dai cho biết, đang có rất nhiều công ty quan tâm muốn cấp phép cho công nghệ này. Về mặt lý thuyết, nhiên liệu hydro có thể được sử dụng rộng rãi trong vận chuyển, từ ô tô cho đến máy bay, thậm chí là cả tàu ngầm. (Thợ lặn cũng có thể sử dụng công nghệ trong thiết bị để thay thế bình oxy.) Nhiên liệu hydro cũng có thể giúp lưu trữ điện trong các nhà máy hoặc thậm chí là trong các hộ gia đình.

Nguồn nhiên liệu này có thể tích trữ được nhiều năng lượng hơn pin và ắc quy, đồng thời giảm thiểu được đáng kể những tổn hại với môi trường. Ông Dai cho biết, “Nguồn nhiên liệu hydro đầy tiềm năng chính là thế hệ sức mạnh mới của các thiết bị năng lượng, bởi nó tạo ra năng lượng lớn hơn nhiều so với ắc quy mà chúng ta đang sử dụng. Tức là sử dụng năng lượng này, bạn có thể đi một quãng xa hơn, và vận hành những công việc nặng hơn.”

Để ngành năng lượng hydro đạt được kết quả, còn rất nhiều những thách thức về kỹ thuật cũng như cơ sở hạ tầng cần phải giải quyết. Nhưng trước hết, đại dương đã phần nào giúp đỡ chúng ta trong việc tìm kiếm nguồn nhiên liệu tuyệt vời sẵn có này.

Nguồn nước mặn vô tận từ đại dương hứa hẹn một tương lai tiềm năng của ngành năng lượng hydro

Tham khảo: Fast Company